高三一輪復(fù)習(xí)生物：導(dǎo)學(xué)案6光合作用

1、細(xì)胞的代謝（光合作用）一、光合作用概述 1.概念：以 H2O和CO2 為原料，合成糖類等有機物，同時將 光 能轉(zhuǎn)化為 化學(xué) 能的過程。2.場所： 綠色植物和藻類（真核細(xì)胞） 葉綠體 ；藍(lán)細(xì)菌(藍(lán)藻)及某些光合細(xì)菌(原核) 質(zhì)膜 ；3.分析葉綠體的 亞顯微 結(jié)構(gòu)示意圖：(1)1和2： 葉綠體內(nèi)、外膜 ，不直接參與光合作用（無相關(guān)的酶與色素）。(2)5為基粒：（多個），每個基粒由多個 類囊體 堆疊形成，進行 光反應(yīng) 場所，含有光合色素（ 脂 溶性色素）和光反應(yīng)相關(guān)酶。 光、葉綠體(3)4為基質(zhì)：進行 碳反應(yīng) 的場所，含有少量DNA和RNA，有核糖體和碳反應(yīng)相關(guān)酶。4.總反應(yīng)式： 12H2O + 6

2、CO2 C6H12O6 + 6H2O + 6O2 二、光合色素的提取和分離1.實驗試劑： 95%乙醇作用 提取色素 ；（原理： 綠葉中的色素能夠溶解在有機溶劑中，而不溶于水 ） 二氧化硅作用 研磨充分 ； 碳酸鈣作用 防止色素被破壞（保護葉綠素） ； 層析液作用 分離色素 ；（原理： 各種色素在層析液中溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙擴散得快，反之則慢 ） 2.實驗方法： 紙層析法 ；3.實驗過程：研磨 研缽中加入綠葉的干粉、CaCO3、SiO2、95%的乙醇，充分、迅速研磨成勻漿 ：收集濾液 用單層尼龍布迅速過濾研磨液，收集濾液于試管，并及時用棉塞塞緊（防止乙醇揮發(fā)和色素氧化） ：制備濾

3、紙條 干燥定性濾紙制成長10cm、寬1cm的濾紙條，一端剪去等大的兩角，并在距其1cm處用鉛筆畫一條細(xì)的橫線 類胡蘿卜素：點樣 毛細(xì)吸管吸取少量濾液，沿鉛筆畫的橫線畫出一條細(xì)、直、勻的濾液細(xì)線，待濾液干后再畫23次 葉綠素a葉綠素b葉黃素：分離 適量層析液倒入試管中，將濾紙條（有濾液細(xì)線的一端朝下）插入到層析液中，且濾液細(xì)線要高于層析液液面（防止色素直接溶解到層析液中），用軟木塞塞住試管口（防止層析液揮發(fā)） 【探究討論】：在做“光合色素的提取和分離”實驗時，得到了以下四種不同的結(jié)果，請指出成因?？赡苁且驗檠心r未加入CaCO3，從而導(dǎo)致葉綠素“保護”不利，含量偏少；可能是因為沒有加入提取劑95

4、%乙醇，所以提取液中不會出現(xiàn)色素；可能是因為濾液細(xì)線浸入層析液使色素溶解在層析液里；可能是因為研磨時未加入SiO2，導(dǎo)致葉片研磨不充分，最終導(dǎo)致各種色素的含量均減少；可能是因為研磨時加入無水乙醇過多，導(dǎo)致色素被“稀釋”；可能是因為未選擇“鮮綠”葉片，而錯用了“黃葉”，從而導(dǎo)致色素中葉黃素、胡蘿卜素含量偏多；4.植物的色素：（1）類型： 光合色素：存在于光合膜上：如 葉綠素 和 類胡蘿卜素 ，溶解于有機溶劑； 非光合色素：主要存在于 液泡中 ，如 花青素 ，溶于水；（2）光合色素：（作用： 吸收光能并轉(zhuǎn)化成化學(xué)能 ）色素種類含量顏色主要吸收光譜溶解度擴散速度元素葉綠素葉綠素a最多藍(lán)綠色紅光、藍(lán)紫

5、光較小較慢C、H、O、N、Mg葉綠素b較多黃綠色最小最慢類胡蘿卜素（多種黃、橙和紅的色素的總稱）胡蘿卜素最少橙黃色藍(lán)紫光最大最快碳?xì)滏溔~黃素較少黃色較大較快其它色素微量紅色等畫出葉綠素和類胡蘿卜素的吸收光譜：（概念：以某種物質(zhì)對不同波長光的 吸收率（即吸光率） 為縱坐標(biāo)，以 波長 為橫坐標(biāo)，所得的曲線就是該物質(zhì)的 吸收光譜 。）注：葉綠體中的色素只吸收可見光（波長為400700nm），而對紅外光和紫外光等不吸收。光合色素對其他光并非不吸收，只是吸收少。葉綠素a和葉綠素b在紅光區(qū)的吸收峰值不同。葉綠素對綠光吸收很少，綠光被反射出來，所以葉片呈現(xiàn)綠色 SHAPE * MERGEFORMAT 【探究

6、討論1】：初生的植物，葉片是黃綠色的，原因是 初發(fā)育的嫩葉，合成的葉綠素少，不足以遮蓋黃色色素的顏色 ；長大后，葉片是深綠色的，原因是 葉綠素合成多，遮蓋了黃色色素的顏色 ；到了秋冬季節(jié)，葉片枯黃了，原因是 溫度低光照弱，葉綠素的合成減慢甚至停止，故又不足以遮蓋黃色色素的顏色 ?！咎骄坑懻?】：自然光下，無色透明大棚中植物的光合效率與有色大棚中植物的光合效率？ 無色有色無色透明大棚，接受等強度的白光、紅光、綠光時植物的光合效率？ 紅光白光綠光 三、綠色植物的光合作用過程：三碳糖H+、e-H2O蔗糖合成淀粉、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)的原料PiRuBPCO2三碳酸PiADPNADP+NADPHO2ATP光反應(yīng)

7、碳反應(yīng)場所類囊體膜葉綠體基質(zhì)條件光、色素、酶多種酶物質(zhì)轉(zhuǎn)換光、葉綠體水的光解：H2O 2H2e1/2 O2酶ATP的合成：ADPPi能量 ATP酶NADPH的合成：NADPH2e NADPH酶CO2的固定：3CO23RuBP 6三碳酸酶三碳酸分子的還原：ATP、NADPH6三碳酸分子 6三碳糖酶RuBP的再生：5三碳糖 3RuBP能量轉(zhuǎn)化光能 電能 ATP、NADPH 中活躍化學(xué)能 有機物 中穩(wěn)定化學(xué)能聯(lián)系光反應(yīng)為碳反應(yīng)提供 ATP、NADPH ，碳反應(yīng)為光反應(yīng)提供 ADP、Pi、NADP+ ；重難點：卡爾文循環(huán)3CO2 + 3RuBP（全稱： 核酮糖二磷酸 ） 6三碳酸（全稱： 3-磷酸甘油

8、酸 ） 6三碳糖（全稱： 三碳糖磷酸 ）卡爾文循環(huán)從 1個五碳分子 開始，在酶的 催化 作用下，CO2與RuBP 結(jié)合先形成1個 六碳 分子，隨即分解成2個 三碳酸 。卡爾文循環(huán)的關(guān)鍵步驟是 三碳酸的還原 ，即每個三碳酸分子接受來自 ATP 的 磷酸基團 （物質(zhì)）和來自 NADPH 的 氫 （物質(zhì)），形成 三碳糖 ?？栁难h(huán)中三碳糖以后的許多反應(yīng)，都是為了 再生RuBP ，以保證此循環(huán)的不斷進行。若要1分子的三碳糖離開卡爾文循環(huán)，卡爾文循環(huán)要進行 3 次。離開卡爾文循環(huán)的三碳糖（占比 1/6 ）： 少 部分在葉綠體內(nèi)作為 合成淀粉、脂質(zhì)、蛋白質(zhì) 的原料， 大 部分在葉綠體外轉(zhuǎn)變成 蔗糖 ，供

9、植物體所有細(xì)胞利用。 RuBP、三碳酸和三碳糖含有的元素為 C、H、O、P ；核酸、磷脂、ATP和NADPH含有的元素為 C、H、O、N、P ；總結(jié)：1.NADPH的功能：作為 還原劑 ，并為碳反應(yīng)中三碳酸的還原提供 氫和能量 ；ATP的功能：為碳反應(yīng)中三碳酸的還原提供 磷酸基團和能量 ；2. NADP+ 是氫的受體， NADPH 是氫的載體。3.光反應(yīng)中產(chǎn)生的ATP只能用于 碳反應(yīng) ，植物一生中光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP比細(xì)胞呼吸 多 （多、少、無法比較）。注：光合作用合成的有機物除用于細(xì)胞呼吸外，還用于植物的生長發(fā)育繁殖，所以光合作用產(chǎn)生的ATP比細(xì)胞呼吸的多4.水的光解需要 光合色素 ，光合作用能在 碳反應(yīng) 過程中產(chǎn)生水。5.碳反應(yīng)雖然無需光直接參加，但需要光反應(yīng)產(chǎn)生的 ATP 和 NADPH ，因此碳反應(yīng)只能在黑暗條件下進行極短時間。6.光合作用過程中ATP和NADPH在葉綠體中的轉(zhuǎn)運方向是從 類囊體膜 到 葉綠體基質(zhì) ，ADP和NADP+在葉綠體中的轉(zhuǎn)運方向是從 葉綠體基質(zhì) 到 類囊體膜 RuBP7.元素示蹤法：如果用14C標(biāo)記CO2，那么光合作用中碳轉(zhuǎn)移的最可能途徑是 CO2 三碳化合物 有機物 。給植物提供H218O，首先出現(xiàn)的含18O的是 O2 ，較長時間后呢 CO2、有機物 。給植物提供C18O2，較長時間后，出現(xiàn)18O的